KAAPSE WYNLAND ONDERWYS DISTRIK

Transcriptie

1 FISIESE WETENSKAPPE/V1 1 SEPTEMBER 2014 KAAPSE WYNLAND ONDERWYS DISTRIK PUNTE 150 TYD 3 UUR Hierdie vraestel bestaan uit 15 bladsye en 3 inligtingsblaaie

2 FISIESE WETENSKAPPE/V1 2 SEPTEMBER 2014 INSTRUKSIES EN INLIGTING. 1. Skryf jou naam bo-aan jou ANTWOORDSTEL neer. 2. Hierdie vraestel bestaan uit TIEN vrae. 3. Beantwoord AL die vrae op jou ANTWOORDSTEL. 4. Jy mag 'n nie-programmeerbare sakrekenaar gebruik. 5. Jy mag toepaslike wiskundige instrumente gebruik. 6. Nommer die antwoorde korrek volgens die nommeringstelsel wat in hierdie vraestel gebruik is. 7. JY WORD AANGERAAI OM DIE AANGEHEGTE INLIGTINGSBLAAIE TE GEBRUIK. 8. Gee kort (bondige) motiverings, besprekings, ensovoorts waar nodig. 9. Rond jou finale numeriese antwoorde tot 'n minimum van TWEE desimale plekke af.

3 FISIESE WETENSKAPPE/V1 3 SEPTEMBER 2014 VRAAG 1: MEERVOUDIGEKEUSE-VRAE Vier opsies word as moontlike antwoorde vir die volgende vrae gegee. Elke vraag het slegs EEN korrekte antwoord. Skryf slegs die letter (A D) langs die vraagnommer ( ) op jou ANTWOORDSTEL neer. 1.1 John staan in n hyser en kyk na n 20 N massastuk vasgemaak aan n trekskaal wat aan die plafon van die hyser hang. Hy sien dat die lesing op die trekskaal vir n kort rukkie kleiner as 20 N is. Die korrekte beskrywing vir die beweging van die hyser in hierdie kort rukkie is... A B C die hyser beweeg nie die hyser versnel opwaarts die hyser versnel afwaarts D die hyser beweeg teen n konstante snelheid 1.2 Die gravitasiekrag wat die aarde op die maan uitoefen is... (2) A B C direk eweredig aan die afstand tussen hulle middelpunte omgekeerd eweredig aan die massa van die maan omgekeerd eweredig aan die produk van die massa van die maan en die massa van die aarde D omgekeerd eweredig aan die kwadraat van die afstand tussen hulle middelpunte. 1.3 Twee trollies, X (massa m ) en Y (massa 2m) staan op n horisontale oppervlak. Daar is n saamgeperste veer tussen die trollies soos in die onderstaande diagram getoon word. (2) Die veer ontspan. Hoe sal die momentum van die twee trollies met mekaar vergelyk? Die momentum van trollie X

4 FISIESE WETENSKAPPE/V1 4 SEPTEMBER 2014 A Sal groter wees as die momentum van trollie Y. B Sal kleiner wees as die momentum van trollie Y. C Sal dieselfde grootte wees as die momentum van trollie Y. D Sal identies wees aan die momentum van trollie Y. (2) 1.4 Die onderstaande grafiek wys hoe die posisie van n deeltjie wat reglynig in n vertikale vlak beweeg, met verloop van tyd verander. Watter EEN van die volgende snelheid-tyd grafieke hieronder beskryf die beweging van die deeltjie die beste? 1.5 n Bal word vertikaal opwaarts gegooi. Watter EEN van die volgende ten opsigte van die bal sal zero wees wanneer die bal sy maksimum hoogte bereik? : (2) A B C versnelling kinetiese energie gravitasionele potensiële energie D gewig (2)

5 FISIESE WETENSKAPPE/V1 5 SEPTEMBER Die toeter van n voertuig wat teen n konstante spoed in die rigting van n stilstaande waarnemer beweeg veroorsaak n klankgolf met n frekwensie van 400 Hz. Ignoreer die invloed van die wind. Watter EEN van die volgende frekwensies, in hertz sal die mees waarskynlike frekwensie wees wat deur die waarnemer gehoor word? A 400 B 350 C 380 D 480 (2) 1.7 Die middelpunte van twee identiese metaalsfere, elk met n lading Q is n afstand r van mekaar geplaas. Watter EEN van die volgende pare veranderings (wat gelyktydig gemak word) sal die elektriese krag wat die een sfeer op die ander uitoefen verdubbel? Afstand tussen die twee sfere Grootte van die ladings A verminder die afstand na verdubbel die lading op albei sfere B verminder die afstand na verminder die lading op die een sfeer na C verminder die afstand na verminder die lading op albei sfere na D verminder die afstand na verdubbel die lading op albei sfere (2) 1.8 Wanneer elektriese energie oor lang afstande beweeg, kan verlies aan energie beperk word deur A B C n hoë stroom en n lae potensiaalverskil n hoë potensiaalverskil en n lae stroom beide stroom en potensiaalverskil laag te hou D beide stroom en potensiaalverskil hoog te hou (2)

6 FISIESE WETENSKAPPE/V1 6 SEPTEMBER Watter EEN van die volgende grafieke is die beste voorstelling van die verhouding tussen elektriese drywing en die stroom in n gegewe ohmiese geleier? 1.10 Die twee resistors in stroombaan 1 hieronder is identies. Hulle is in serie Geskakel met n sel, emk V en weglaatbare interne weerstand. Die drywing van elke resistor is P. (2) Die twee resistors word nou in parallel geskakel soos in stroombaan 2 hieronder getoon. Die drywing van elke resistor in stroombaan 2 is. A B C 2P 4P 8P D 16P (2) Totaal: [20]

7 FISIESE WETENSKAPPE/V1 7 SEPTEMBER 2014 VRAAG 2 (BEGIN OP N NUWE BLADSY) 2.1 n Vragmotor A met n massa kg beweeg teen n KONSTANTE SNELHEID VAN 50 km h -1 terwyl dit n bakkie B, met massa kg sleep. Die enjin van vragmotor A lewer n krag van N. Die pad oefen n wrywingskrag van N op vragmotor A uit. massa massa Skryf Newton se Tweede Bewegingswet in woorde neer. (2) Teken n vrye-ligaam kragte diagram en toon AL die kragte wat op vragmotor A inwerk. Die lengte van die vektore moet hul relatiewe groottes aandui. (6) Bereken die kinetiese wrywings koeffisiëënt vir die padoppervlak. (3) Bereken die wrywingskrag wat die pad op bakkie B uitoefen. (3) Bereken die spanning in die sleeptou. (3) 2.2 Vragmotor A stop skielik. Ongelukkig het bakkie B nie remme nie en bots teen die agterkant van vragmotor A. Bakkie B kom tot stilstand. Die sleeptou breek as gevolg van die botsing Skryf die Wet van Behoud van momentum in woorde neer. (2) Bereken die spoed van vragmotor A onmiddelik na die botsing. (4) Deur van Newton se Eerste Bewegingswet gebruik te maak, verduidelik waarom dit altyd verstandig is om n ander voertuig eerder met n soliede sleepstang as n sleeptou te trek. (2) [25]

8 FISIESE WETENSKAPPE/V1 8 SEPTEMBER 2014 VRAAG 3 (BEGIN OP N NUWE BLADSY) Sandile, wat op n platform staan gooi n metaalbal vertikaal opwaarts vanaf n hoogte van 1,73 m bo die grond, in die lug op teen 8 m s -1. Die bal beweeg verby die bokant van die gebou en keer terug na Sandile se hand, steeds 1,73m bokant die grond. Ignoreer wrywing. Boonste verdieping venster 2,5 m gebou 8 m s -1 grond 1,73 m platform 3.1 Met watter spoed sal die bal na Sandile se hand terugkeer? (1) 3.2 Deur van bewegingsvergelykings gebruik te maak en NIE van energiebeginsels nie bereken die maksimum hoogte wat die bal bo die grond bereik. (4) 3.3 Indien die bokant van n venster op die boonste verdieping van die gebou n hoogte van 2,5m bokant Sandile se hand is, bereken die tyd wat dit neem, vanaf die oomblik dat dit gegooi word, totdat dit by die bopunt van die venster verby beweeg oppad terug na Sandile se hand. (5) 3.4 Neem opwaarts as positief en teken n sketsgrafiek van die posisie teenoor tyd vir die bal se beweging vandat dit Sandile se hand verlaat totdat dit in haar hand teruggeval. Dui alle relevante posisie-waardes aan. Gebruik Sandile se hand as verwysingspunt.. (5) [15]

9 FISIESE WETENSKAPPE/V1 9 SEPTEMBER 2014 VRAAG 4 (BEGIN OP N SKOON BLADSY) n Reddingshelikopter hang stil bo die grond. n Krat, massa 50 kg, met mediese voorraad word grond toe laat sak. Wanneer die krat 20 m bo die grond is het dit n snelheid van 2 m s -1. Vandaar sak die krat grond toe met n konstante versnelling, waar dit dan op die grond tot rus kom. Neem aan dat daar geen sywaartse beweging plaasvind terwyl die krat afsak nie. Lugweerstand kan NIE ignoreer word nie. meter bo grond 4.1 Definieer n nie-konserwatiewe krag.. (2) 4.2 Identifiseer TWEE nie-konserwatiewe kragte wat op die krat inwerk terwyl dit afwaarts beweeg. (2) 4.3 Teken n vrye-liggaam diagram en wys AL die kragte wat op die krat inwerk terwyl dit grond toe gesak word. (3) 4.4 Skryf neer die arbeid energie stelling in woorde. (2) 4.5 Gebruik die arbeid-energie stelling en bereken die versnelling van die krat wanneer dit grond toe gesak word. (6) [15]

10 FISIESE WETENSKAPPE/V1 10 SEPTEMBER 2014 VRAAG 5 (BEGIN OP N SKOON BLADSY) Gebruik die diagram hieronder en beantwoord die volgende vrae. 5.1 Identifiseer die mediese toestel wat in die diagram getoon word. (1) 5.2 Verduidelik kortliks hoe hierdie toestel werk en waarvoor dit gebruik word. (2) 5.3 n Brandweerwa met loeiende sirenes beweeg teen n konstante snelheid weg van n persoon wat teen die pad staan. Die persoon meet die frekwensie wat hy hoor as 90% van die frekwensie van die klank wat deur die sirene van die brandweerwa gemaak is Noem die verskynsel wat waargeneem word. (1) Indien die spoed van klank in lug 340 m s -1 is, bereken die spoed van die brandweerwa. (4) [8]

11 FISIESE WETENSKAPPE/V1 11 SEPTEMBER 2014 VRAAG 6 (BEGIN OP N NUWE BLADSY) Drie +100 µc punt ladings, A, B en C is eweredig op n reguitlyn in n vakuum gespasieer. Die ladings is n afstand van 3 cm uitmekaar soos in die skets hieronder getoon word. 6.1 Definieer elektriese veld by n punt in woorde. (2) 6.2 Skets die elektriese veldlyne geassosieer met puntlading A alleenlik. (2) 6.3 Bereken die grootte van die elektriese veldsterkte by die posisie waar puntlading B geleё is as gevolg van puntlading A alleenlik. (3) 6.4 Skryf Coulomb se Wet in woorde neer. (2) 6.5 Bereken die netto elektrostatiese krag wat deur die puntlading C ondervind word as gevolg van die ladings van A en B. (8) [17]

12 FISIESE WETENSKAPPE/V1 12 SEPTEMBER 2014 VRAAG 7 (BEGIN OP n SKOON BLADSY) Candice en Andisiwe voer n ondersoek uit om die emk (E) en die interne weerstand (r) van n onbekende battery te bepaal deur n eksperiment waarin drie resistors gebruik word. Hulle skakel ook n voltmeter en n ammeter in hierdie stroombaan. Wanneer skakelaar S gesluit word, word die volgende resultate verkry: Aantal resistors Voltmeterlesing (V) Ammeterlesing (A) 3 10, ,6 2,0 1 7,8 3,5 7.1 Skets hierdie stroombaan op jou antwoordblad. Toon in jou skets hoe die ammeter en voltmeter in hierdie stroombaan geskakel moet word. (2) 7.2 Bereken die waarde van E en r wat deur die ondersoek bepaal word deur die resultate van die ondersoek te gebruik. (7) [9]

13 FISIESE WETENSKAPPE/V1 13 SEPTEMBER 2014 VRAAG 8 (BEGIN OP N NUWE BLADSY) In die stroombaan wat hieronder voorgestel word het die battery n onbekende interne weerstand en n emk van 12 V. Wanneer die stroom deur die stroombaan vloei, toon die voltmeter wat oor die battery geskakel is n lesing van 10 V. Die voltmeter wat oor R 2 geskakel is toon n lesing van 4 V. 8.1 Verduidelik wat met die emk van n sel bedoel word. (1) 8.2 Bereken die stroom wat deur R 1 vloei. (4) 8.3 Bepaal die interne weerstand van die battery. (3) 8.4 Bepaal die weerstand van R 3. (4) 8.5 Verduidelik wat met die stroom en weerstand in die stroombaan sal gebeur indien resistor R 3 uit die stroombaan verwyder word en met n geleidingsdraag met weglaatbare weerstand vervang word. Wat sal met die lesing op V 1 gebeur? (4) [16]

14 FISIESE WETENSKAPPE/V1 14 SEPTEMBER 2014 VRAAG 9 (BEGIN OP N NUWE BLADSY) Elektriese motors word gebruik in pompe, waaiers en kompressors. Elektriese motors kan WS of GS wees. Die diagram hieronder illustreer een van hierdie tipes elektriese motors. 9.1 Watter tipe elektriese motor (WS of GS) word in die diagram illustreer? Gee n rede vir jou antwoord. (2) 9.2 Die diagramme A tot D toon vier posisies in volgorde gedurende n antikloksgewyse rotasie van die spoel in n eenvoudige WS generator Noem die fundimentele beginsel vir die funksionering van generators. (1) Wat is die doel van die sleepringe in die WS generator? (1)

15 FISIESE WETENSKAPPE/V1 15 SEPTEMBER Deur na die relatiewe posisies van die spoel in posisies A tot D te verwys, teken n ooreenstemmende grafiek van die potensiaalverskil teenoor die tyd vir een volle rotasie (A na D na A). Dui die posisies van die spoel, (deur van die letters A tot D gebruik te maak) op jou grafiek aan. (3) 9.3 n Sekere WS generator (alternator) lewer n maksimum stroom (I maks ) van 6,43 A wanneer dit aan n elektriese verwarmer met n weerstand van 48,4 Ω gekoppel word Bereken die wgk stroom (I wgk ) van die generator. (3) Bereken die maksimum potensiaalverskil (V maks ) uitset vir die generator. (5) [15] VRAAG 10 (BEGIN OP N SKOON BLADSY) Die onderstaande apparaat is gebruik om die foto-elektriese effek te bestudeer deur van n stukkie sink metaal en lig van verskillende frekwensies gebruik te maak. Gebruik die diagram hieronder en beantwoord die volgende vrae Verskaf gepaste byskrifte vir A en B in die skets. (2) 10.2 Definieer die term foto-elektriese effek. (2) 10.3 Die leerers neem waar dat wanneer lig met n golflengte van 100nm op Deel B inskyn, n lesing op die ammeter waargeneem word. Die arbeidsfunksie van die metaal wat as katode gebruik is, is 8,7 x J. Bereken die snelheid waarteen elektrone vrygestel word. (6) [10] GROOTTOTAAL [150]

16 FISIESE WETENSKAPPE/V1 16 SEPTEMBER 2014 INLIGTINGSBLAD

17 FISIESE WETENSKAPPE/V1 17 SEPTEMBER 2014